河南省大风日数时空分布及其对沙尘天气的影响

利用1971—2009年河南省110个气象站观测资料,采用气候统计学分析方法,对河南省大风日数时间演变、空间分布及与扬沙和沙尘暴日数的关系进行分析。结果表明：近39a来,河南省年平均大风日数以2.2d/10a的速率显著减少;四季大风日数亦均呈显著减少,表现出春季（0.8d/10a）大于冬季（0.6d/10a）大于秋季（0.4d/10a）大于夏季（0.3d/10a）的特征。无论在年尺度还是季尺度,河南省大风日数表现出随年代增加而减少的趋势。河南省大风天气主要出现在春季和冬季,集中于春季（3—5月）,占全年的40.8%,秋季最少;4月最多（15.5%）9,月最少（1.9%）。河南省大风日数的空间分布与地形有很大关系,大风日数较多的区域主要分布在太行山东南部以及海拔自低至高的河南省中北部地区,而在地势较为平坦的东部地区和山系较多海拔较高的西部地区相对较少。1971—2009年,河南省年平均扬沙日数和沙尘暴日数随时间增加均显著减少,其减少速率分别为0.4d/10a和0.3d/10a。相关分析表明,年平均扬沙日数和沙尘暴日数与年平均大风日数平均呈极显著正相关,其相关系数分别为0.88和0.75;大风日数随时间的变化对沙尘天气随时间的变化具有显著作用,大风日数的减少是沙尘天气减少的主要原因。     

塔城地区沙尘天气变化特征

 根据1961-2005年塔城地区9个气象站地面实测资料,用线性趋势分析、Mann-Kendall、相关分析和合成分析等方法对塔城地区沙尘天气的时空分布及变化特征进行了分析,并对其机理进行了讨论。结果表明：1) 沙尘天气高发区位于沙湾、乌苏一带,次高值中心位于额敏,沙尘日数与大风日数、降水量空间分布呈反向分布的特点;2) 年均沙尘暴日数为3.8 d,主要发生在4-9月;3) 沙尘日数呈减少的趋势,其中沙尘暴日数以1.0 d/10a的速率显著减少,大风日数以10.5 d/10a的速率显著减少;4) 沙尘暴、扬沙、浮尘日数分别在1993、1992、1973年发生了显著减少的突变;5) 近半个世纪来新疆的冷空气活动强度和频率有所减弱(小),而大风日数的显著减少是沙尘日数减少的主要原因。     

濮阳近50a风速变化特征及突变分析

利用线性分析方法,分析了濮阳近50 a平均风速、大风日数的变化特征,并利用滑动的t检验法分析了风速突变,结果显示:年平均风速以0.498(m/s)/10 a的倾向率减少,大风和扬沙日数分别以2.7 d/10 a和5.6 d/10 a的倾向率减少;平均风速,大风、扬沙日数在20世纪80年代初期发生突变。     

库尔勒近50a气候特征分析

利用1961—2010年库尔勒气象站年平均气温、年平均气压、年降水量、年平均地面风速、年沙尘日数、年沙尘暴日数及年日照时数等资料,分析了近50 a库尔勒市气候变化基本特征。分析表明:(1)近半个世纪来库尔勒市年平均气温上升速率为0.29℃/10 a,高于0.22℃/10 a的全国平均水平,与全球变暖的大背景相一致;(2)年降水量变化趋势不明显,但年际变率大;(3)年平均地面风速减小速率为0.25 m/s/10 a;(4)年沙尘日数、年沙尘暴日数都呈减少趋势,减少速率分别为14.3 d/10 a和0.77 d/10 a;(5)库尔勒年平均气压前期和后期较低、中期较高,年日照时数年际变化较大;(6)库尔勒的气温、年沙尘日数用Mann-kendall方法检验分别在不同年份发生了的突变。与同期相邻轮台站相比,年平均气温、年平均地面风速、年沙尘日数和年沙尘暴日数变化趋势存在明显不同,这可能和两地不同的城市化速度、绿程度有关。     

呼和浩特地区40a沙尘天气时空分布规律及演变趋势

文章利用呼和浩特地区1971—2010年扬沙、沙尘暴资料,采用线性倾向估计、多项式拟合、经验正交函数分解、小波分析、Mann-Kendall检验、滑动t检验、Yamamoto法等分析了1971—2010年呼和浩特地区扬沙、沙尘暴日数的时空分布特征及演变规律。结果表明：⑴呼和浩特各地区扬沙、沙尘暴日数空间分布具有高度的一致性,由西到东呈现出高—低分布特点。⑵春季（3—5月）是扬沙、沙尘暴天气现象最频发季节,不频发时段是秋季（9—10月）,沙尘暴的季节分布基本上是春多秋少。⑶从年际分布特征来讲,扬沙、沙尘暴日数总体呈现显著地下降趋势,但在总体下降的同时到21世纪初期又有所上升。⑷扬沙日数序列研究时段内显著存在着5~8a周期振荡;沙尘暴日数序列的周期特征不明显。⑸通过突变检测得知：沙尘天气在20世纪70年代末、80年代初开始突变减少,之后整体呈现波动减少的趋势。⑹20世纪70年代呼和浩特地区扬沙、沙尘暴发生最多,80年代沙尘天气在逐步减少,90年代达最少,到了21世纪前10年扬沙、沙尘暴发生日数均较20世纪90年代有所增多。     

黑龙江省交通运营不利天气日数变化特征分析

利用黑龙江省71个气象台站1961-2014年10 mm以上降水日数、降雪日数、大雾日数、扬沙日数、沙尘暴日数,采用线性倾向估计法、累计距平法和M-K突变检验法,分析黑龙江省不利交通运营气象要素和交通运营不利天气日数的时空变化特征。结果表明:不利交通运营的气象要素中只有10 mm以上降水无明显增减趋势,降雪日数、大雾日数、扬沙日数、沙尘暴日数均呈明显下降趋势;1961年以来,黑龙江省交通运营不利天气日数呈减少趋势,近54 a平均减少了28 d;全省大部地区交通运营不利天气日数减小趋势显著,趋势系数在-0.2-(-0.8);黑龙江省交通运营不利天气日数在1989年发生突变,突变后减少18 d。     

喀什地区近43年沙尘暴、扬沙天气

根据喀什地区11个气象观测站的地面气象记录月报表，分析了1961～2003年沙尘暴和扬沙天气现象资料，给出了近43年喀什地区沙尘暴和扬沙天气的时空分布特征及其历史演变特征。结果表明：喀什地区沙尘暴和扬沙发生频率较高，大部分县市是沙尘暴的多发区和易发区、扬沙的高频区和多发区；沙尘暴和扬沙平原地区主要发生春季中后期及夏初，山区主要发生在春季；沙尘暴历史演变总体以减少为主，扬沙平原地区逐渐减少，相反高山站塔什库尔干呈增加态势，沙尘暴和扬沙的减少均是在波动中减少的。     

1961—2010年阿拉善盟沙尘天气时空分布特征

利用阿拉善盟1961—2010年8个站的气象观测资料,分析了近50a阿拉善盟沙尘暴、扬沙、浮尘天气的年平均、四季的空间分布特征、增减趋势及形成原因。结果表明:阿拉善盟沙尘天气的时空分布具有很强的季节和地区性差异,与地理位置、地形特征及地表生态系统等有很大的关系。沙尘暴区以拐子湖为中心向东南和西北递减,而扬沙、浮尘与沙尘暴有所不同,具有3个高值区,向四周递减,形成鞍型场。沙尘暴多发地扬沙、浮尘天气较少。四季的分布特征与年平均特征基本一致,春季最多,夏季多于冬季,秋季最少,且近50a沙尘暴发生次数呈波动性减少趋势。     

1997-2007年塔克拉玛干沙漠腹地沙尘天气变化特征

利用塔中及沙漠周边气象站1997-2007年11a的地面观测资料,分析了该地区沙尘天气的气候变化特征.结果表明:该地区沙尘天气以浮尘天气为主,扬沙次之,沙尘暴最少,年平均日数分别为97.4d、59.6d、15.8d;具有明显的季节变化和年际变化,每年3月至8月是沙尘天气的多发时段,占了历年平均数79.6%,浮尘和扬沙年日数呈上升趋势,沙尘暴反之.沙尘天气总体分布特征遵循从东往西南到南面逐渐增多,塔中并不是沙尘天气出现最多的地区.温度在19～33℃、相对湿度在10%～16%、风速≥7m/s范围里且在偏东风和偏北风情况下,沙尘暴天气发生几率最高.     

达坂城1959—2008年日照变化特征分析

利用达坂城气象站1959—2008年日照时数、日照百分率、总/低云量、≥0.1 mm降水日数、雾、沙尘暴、扬沙、浮尘等实测资料,运用线性分析方法对达坂城地区近50年来日照时数的变化特征进行分析。结果表明:日照时数呈波动式增加趋势,年日照时数的气候变化倾向率为37.62 h/10a,其中以春、夏季增长幅度为最快。日照时数和总、低云量及≥0.1mm降水日数之间具有很好的相关性,其中总云量的减小是影响日照时数变化的主要因素。沙尘暴、扬沙、浮尘天气由于呈减少趋势,且发生几率很小,对日照时数的变化没有影响。     

拐子湖地区1960—2017年沙尘天气分布特征

文章利用拐子湖地面气象观测站1960年1月1日—2017年12月31日每日地面常规观测数据,统计了每月浮尘、扬沙、沙尘暴、强沙尘暴、特强沙尘暴日数,利用统计方法分析拐子湖地区沙尘天气的月、季、年变化特征。结果表明:⑴拐子湖地区1960—2017年共出现4989d沙尘天气,其中浮尘出现了453d,扬沙2841d,沙尘暴1374d,强沙尘暴302d,特强沙尘暴19d;⑵总体来看,沙尘天气由1月开始逐月增加,到4、5月最多,然后逐渐减少;春季出现最多,其次是夏季,浮尘秋季出现最少,其他均是冬季出现最少;20世纪60年代、尤其是70、80年代出现较多,然后逐渐减少,减少幅度大于增加幅度,总的来看呈波动下降趋势。     

中国黑戈壁地区气候变化特征

利用1959-2011年黑戈壁地区12个气象站的年平均气温、年降水量、年平均地面风速、年大风日数和年沙尘暴日数,采用气候趋势法分析了黑戈壁地区气候变化基本特征,并与荒漠化地区气候变化数据相比较。结果表明：黑戈壁地区年平均气温增温速率为0.34 ℃/10 a,高于0.25 ℃/10 a的荒漠化地区;年降水量增长率为1.33 mm/10 a,略小于荒漠化地区1.66 mm/10 a的年降水量增长率;年地面风速减小率为-0.10 m·s^-1/10 a,不如荒漠化地区-0.14 m·s^-1/10 a的值;年大风日数减少率为-1.83d/10a,远不如荒漠化地区-3.44 d/10 a的值;年沙尘暴日数减少率为-1.83 d/10 a,比荒漠化地区-1.77 d/10 a的减少率略明显。Mann-Kendall方法检验表明,除年降水量外,其他气候因子只有一个突变点。不同气候因子的空间分布是不同的。     

1981—2013年四川省视程障碍类天气现象分析

利用四川省1981—2013年雾、轻雾、吹雪、雪暴、烟幕、霾、沙尘暴、扬沙和浮尘9种视程障碍天气现象资料,对其发生日数、发生概率和分布特征进行统计。结果表明:(1)各天气现象发生日数排序为:轻雾>雾>浮尘>霾>烟幕>扬沙>沙尘暴>吹雪>雪暴。(2)轻雾和雾年发生日数为分别为176d/a和29d/a,日发生概率分别为48%和8%,远高出其他天气现象。(3)季节变化方面,雾和轻雾主要出现在秋季和冬季;霾、吹雪和雪暴集中出现在冬季;浮尘发生春季;扬沙多发生在冬季和春季;而沙尘暴、烟幕主要发生在春季和秋季。(4)变化趋势上轻雾基本保持平稳;烟幕呈增加趋势;而雾、霾、沙尘暴、扬沙和浮尘呈下降趋势。(5)大气层结稳定、水汽充足、风速较小、人口集中和排放量较大,易于盆地雾、轻雾、霾和烟幕的形成;不合理利用水和土地资源,北方地区沙尘天气随冷空气南下,是沙尘天气发生的重要原因;而吹雪和雪暴均发生在冬季降雪量大且风速较大的川西高原。     

青藏高原及青藏铁路沿线大风沙尘日数时空特征

选取青藏高原66个站的气象实测资料,分析了青藏高原及青藏铁路沿线大风、浮尘、扬沙和沙尘暴日数的时空分布特征。结果表明：青藏高原大风高发区集中在以托托河为中心的高原主体上,有4个沙尘暴和扬沙源区,且冬季发生频率最高,它们的空间分布型随季节变化较小。年代际变化趋势表明,大风日数与扬沙、沙尘暴日数的年代际变化趋势呈反位相关系,高原西部和中部的大风沙尘日数又存在反位相变化特征。巾部大风日数呈阶梯型年代际增多,扬沙和沙尘暴日数略呈减少趋势;西部大风日数则呈阶梯型减少,扬沙和沙尘暴日数变化趋势呈现“几”字形分布。     

1961-2008年黑龙江省积雪变化特征

利用黑龙江省1961-2008年积雪初日、终日、最大积雪深度资料,采用统计方法分析了黑龙江省积雪时空变化特征。结果显示：黑龙江省积雪初日明显推迟,速率为2.5 d/10 a;终日明显提前,速率为1.6 d/10 a;最大积雪深度明显减少,速率为1.1 cm/10 a。     

濮阳近50a风速变化特征及突变分析

利用线性分析方法，分析了濮阳近50a平均风速、大风日数的变化特征，并利用滑动的t检验法分析了风速突变，结果显示：年平均风速以0．498（m／s）／10a的倾向率减少，大风和扬沙日数分别以2．7d／10a和5．6d／10a的倾向率减少；平均风速，大风、扬沙日数在20世纪80年代初期发生突变。     

南疆西部沙尘天气长期变化及突变特征分析

利用南疆西部15个国家气象站1961—2019年逐日沙尘天气资料，采用气候倾向率和统计检验等方法对南疆西部沙尘天气的时空变化特征进行分析。研究表明：春季为南疆西部沙尘暴及浮尘天气出现最多的季节、扬沙天气出现次多的季节，分别占全年沙尘暴、扬沙、浮尘的49%、38%、43%；夏季为扬沙天气出现最多的季节、是沙尘暴、浮尘天气出现次多的季节，分别占全年沙尘暴、扬沙、浮尘的35%、43%、35%；冬季为低频季节，发生占比分别为7%、6%、14%。南疆西部沙尘天气呈东多西少特征，山区沙尘天气日数明显少于平原，浮尘天气平原地区分布均匀，沙尘暴、扬沙平原东部和南部区域多于平原腹地。沙尘天气日数年际变化振幅较大，沙尘暴、扬沙、浮尘日数整体呈明显减少趋势。浮尘年际变化周期显著，其次为扬沙与沙尘暴，1984和1977年为沙尘暴、浮尘统计定义上的突变年份，扬沙存在2个突变点，分别为1982和1992年。沙尘暴和扬沙的主导风向为偏西北风，浮尘主导风向为偏东北风，主导风向与地形影响关联密切。     

近50年春季沙尘活动及其对PM_(10)质量浓度的影响

利用中国北方847个地面气象台站观测的天气现象,从沙尘日数的时空分布、变化趋势等方面对1961 2012年中国北方春季沙尘活动进行了分析。结果表明,中国西北部的沙漠地带是春季沙尘暴和扬沙的多发和频发区。除个别台站,绝大部分北方站点的沙尘暴日数、起沙日数均呈显著下降趋势。1961 2012年中国北方区域平均的春季沙尘暴日数、起沙日数变化趋势分别为-1.2 d·(10a)-1和-2.3 d·(10a)-1,下降趋势显著。另外,沙尘暴的影响范围也逐步缩小。通过分析大气环境监测的PM10质量浓度(ρPM10)日平均值数据表明,发生沙尘时,北京、石家庄、济南、兰州、西宁的日空气质量易超标。ρPM10日平均值与沙尘持续时间呈显著正相关,即沙尘持续时间越长,ρPM10日平均值增幅越大。     

基于Grimm180粒子仪对塔克拉玛干沙漠沙尘暴的定量观测

为了得到沙尘粒子和沙尘质量浓度的实时定量特征,利用Grimm180粒子仪在塔克拉玛干沙漠对沙尘暴进行了实时观测。通过分析Grimm180粒子仪在2018年5月20日和24日两次沙尘暴过程观测的数据得到:在浮尘、扬沙和沙尘暴期间,PM_2.5的质量浓度值随时间变化不大,一般PM_2.5浓度值<1500μg·m^-3,而PM₁₀在不同阶段的变化比较明显,数值在2000~6000μg·m^-3。沙尘粒子谱和沙尘质量浓度谱的分布形状在浮尘、扬沙和沙尘暴基本相同,当粒子直径>0.35μm时,粒子数浓度随直径的增大近似符合M-P分布。从浮尘到扬沙再到沙尘暴,小粒子区(D≤1μm)的占比越来越小,而中粒子区(1μm10μm)的粒子数越来越多并且占比越来越大。当粒子直径为0.35μm左右时,粒子数浓度达到最大值;当粒子直径在25~32μm时,沙尘质量浓度的值最大。在浮尘和扬沙阶段,PM_2.5/PM₁₀>25%;每分钟1 L体积内的沙尘粒子总数大约是4×10⁵,最大沙尘质量浓度<20μg·L^-1。在沙尘暴阶段,PM_2.5/PM₁₀<15%;每分钟1 L体积内的沙尘粒子总数>5×10⁵,最大沙尘质量浓度>25μg·L^-1。这些结论为准确地分析沙尘暴的定量特征提供了科学依据。     

东亚沙源地与下游影响区沙尘天气频数变化对比分析

基于1999—2019年地面气象观测资料,对东亚主要沙尘源地(蒙古国、中国新疆和内蒙古)及中国沙源地下游地区的沙尘天气频数演变特征进行了分析,结果表明：蒙古国是沙尘天气发生最严重的地区,且有明显增加的趋势,扬沙、沙尘暴和强沙尘暴均远高于其他区域。中国整体沙尘天气数量显著减少,新疆快速增多,内蒙古和下游地区明显减少。新疆浮尘发生频次最高,近21 a线性倾向呈明显上升趋势;内蒙古扬沙频次最高,强沙尘暴最少,4类天气均呈逐年减少趋势;我国下游地区多发浮尘和扬沙,沙尘暴和强沙尘暴发生次数很少,全部沙尘天气呈减少趋势。1999—2004年为我国沙尘天气高发期,2005—2019年明显减少,其中2010—2014年减少速度最快。沙尘源地对我国沙尘天气总数的贡献持续增大,从2000年初的39%增长到2015年之后的71%。作为沙尘源地,蒙古国对沙尘天气产生的作用有所增强,而内蒙古则在减弱;国内沙尘源地导致的能够影响并扩展至中国下游地区和下游国家的强沙尘天气显著减少。